存儲裝置的制造方法
【專利摘要】根據(jù)實施方式，存儲裝置具有控制部、連接于所述控制部的第1電極及第2電極、及設置在所述第1電極與所述第2電極之間且具有硫?qū)倩衔锏碾娮枳兓瘜?。所述電阻變化層具有?結(jié)構(gòu)、及具有與所述第1結(jié)構(gòu)不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第2結(jié)構(gòu)。所述控制部具有：第1動作，對所述第1電極與所述第2電極之間施加第1電壓；第2動作，對所述第1電極與所述第2電極之間施加低于所述第1電壓的第2電壓，判定所述電阻變化層是否為所述第2結(jié)構(gòu)；及第3動作，對夾隔所述第2動作中判定并非為所述第2結(jié)構(gòu)的所述電阻變化層的所述第1電極與所述第2電極之間施加高于所述第1電壓及所述第2電壓的第3電壓。
【專利說明】存儲裝置
[0001][關聯(lián)申請案]
[0002]本申請案享有以美國臨時專利申請案62/132728號(申請日:2015年3月13日)作為基礎申請案的優(yōu)先權(quán)。本申請案是通過參照該基礎申請案而包含基礎申請案的全部內(nèi)容。
技術(shù)領域
[0003]實施方式涉及一種存儲裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]一般而言，在電阻變化型存儲裝置，以夾隔電阻變化部的形式形成有電極。通過對電阻變化部供給電流，電阻變化部的電阻狀態(tài)進行變化從而存儲信息。在所述電阻變化型存儲裝置中，期待電阻變化次數(shù)(Endurance (耐久)次數(shù))的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施方式提供一種可使電阻變化次數(shù)增加的存儲裝置。
[0006]根據(jù)實施方式，存儲裝置具有控制部、連接于所述控制部的第I電極及第2電極、及設置在所述第I電極與所述第2電極之間且具有硫?qū)倩衔锏碾娮枳兓瘜印Ｋ鲭娮枳兓瘜泳哂械贗結(jié)構(gòu)、及具有與所述第I結(jié)構(gòu)不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第2結(jié)構(gòu)。所述控制部具有:第I動作，對所述第I電極與所述第2電極之間施加第I電壓；第2動作，對所述第I電極與所述第2電極之間施加低于所述第I電壓的第2電壓，判定所述電阻變化層是否為所述第2結(jié)構(gòu)；及第3動作，對夾隔所述第2動作中判定并非為所述第2結(jié)構(gòu)的所述電阻變化層的所述第I電極與所述第2電極之間施加高于所述第I電壓及所述第2電壓的第3電壓。
【附圖說明】
[0007]圖1A是第I實施方式的存儲裝置的電路圖，圖1B是第I實施方式的存儲單元部的示意立體圖，圖1C是第I實施方式的存儲單元部的電路圖。
[0008]圖2A?圖2D是第I實施方式的電阻變化層的示意剖視圖。
[0009]圖3A?圖3D是第I實施方式的電阻變化層的示意剖視圖。
[0010]圖4A?圖4C是表示第I實施方式的存儲裝置的制造方法的示意剖視圖。
[0011]圖5A及圖5B是表不時間與施加至電阻變化層的電壓值的關系的圖表，圖5C是表示施加至電阻變化層的電壓值與電流值的關系的圖表。
[0012]圖6是表示第I實施方式的動作的流程圖。
[0013]圖7A是第I實施方式的存儲裝置的電路圖，圖7B是表示時間與施加至電阻變化層的電壓值的關系的圖表，圖7C及圖7D是表示施加至電阻變化層的電壓值與電流值的關系的圖表。
[0014]圖8A及圖8B是表示時間與施加至電阻變化層的電壓值的關系的圖表，圖8C是表示施加至電阻變化層的電壓值與電流值的關系的圖表。
[0015]圖9A及圖9B是第I實施方式的電阻變化層的示意剖視圖。
[0016]圖1OA?圖1OD是第I實施方式的電阻變化層的示意剖視圖。
[0017]圖1lA?圖1lD是第I實施方式的電阻變化層的示意剖視圖。
[0018]圖12A?圖12E是第I實施方式的電阻變化層的示意剖視圖。
[0019]圖13A及圖13B是第2實施方式的電阻變化層的示意剖視圖。
[0020]圖14A是第3實施方式的存儲裝置的電路圖，圖14B是第3實施方式的存儲單元部的示意立體圖，圖14C是第3實施方式的存儲單元部的電路圖。
[0021]圖15A?圖15D是表示時間與施加至各配線層的電壓值的關系的圖表，圖15E是第3實施方式的存儲單元部的電路圖。
[0022]圖16A及圖16B是表示時間與施加至電阻變化層的電壓值的關系的圖表，圖16C是第3實施方式的存儲單元部的電路圖。
[0023]圖17是表示第3實施方式的動作的流程圖。
[0024]圖18是表示第3實施方式的動作的流程圖。
[0025]圖19是表示第I實施方式的動作的流程圖。
【具體實施方式】
[0026](第I實施方式)
[0027]圖1A是本實施方式的存儲裝置I的電路圖，圖1B是本實施方式的存儲單元部100的示意立體圖。另外，在圖1B中，為便于觀圖，而將周邊的絕緣層等的圖示省略。
[0028]圖1C是本實施方式的存儲單元部100的電路圖。
[0029]在圖1A?圖1C中，將相互正交的2方向設為X方向及Y方向，將相對于這些X方向及Y方向(XY面)交叉且疊層有裝置的方向設為Z方向。
[0030]如圖1A及圖1B所示，本實施方式的存儲裝置I具有存儲單元部100、控制部3、柵極電極解碼器2、第I配線層解碼器5、第2配線層解碼器6、及電源部7。存儲單元部100具有電阻變化層30 (電阻變化部)、及晶體管Tr。
[0031]控制部3是控制存儲裝置I的動作?？刂撇?是經(jīng)由柵極電極解碼器2、第I配線層解碼器5及第2配線層解碼器6，進行存儲單元部100的設置動作、重置動作、讀出動作等的控制。
[0032]電源部7是基于來自控制部3的信號，對各部供給電壓。例如，電源部7對柵極電極解碼器2、第I配線層解碼器5及第2配線層解碼器6供給電壓。通過該電壓而執(zhí)行存儲單元部100的設置動作、重置動作、及讀出動作等。
[0033]柵極電極解碼器2是與存儲單元部100的柵極電極12電性連接。第I配線層解碼器5是與存儲單元部100的第I配線層25電性連接。第2配線層解碼器6是與存儲單元部100的第2配線層26電性連接。各解碼器2、5、6是對于與多個電阻變化層30及多個晶體管Tr中的經(jīng)選擇的電阻變化層30及晶體管Tr對應的柵極電極12、第I配線層25、及第2配線層26施加特定的電壓。由此，便可進行存儲在經(jīng)選擇的電阻變化層30中的信息的重寫、讀出。
[0034]如圖1B所示，在本實施方式的存儲單元部100中設置有襯底10。在襯底10上，設置有柵極絕緣膜11。在柵極絕緣膜11上，設置有柵極電極(字線)12。在襯底10的上部，以夾著柵極絕緣膜11的正下方區(qū)域的方式設置有源極漏極區(qū)域13、14。
[0035]柵極絕緣膜11、柵極電極12及源極漏極區(qū)域13、14是構(gòu)成晶體管Tr。襯底10的源極漏極區(qū)域13、14之間的區(qū)域是作為晶體管Tr的溝道發(fā)揮功能。
[0036]在晶體管Tr的周圍，設置有元件分離膜15。元件分離膜15是與源極漏極區(qū)域13、14相接。在源極漏極區(qū)域13上，介隔接觸部16設置有電極層21。在電極層21上，設置有第I電極22。在第I電極22上，設置有電阻變化層30。在電阻變化層30上，設置有第2電極23。在第2電極23上，介隔接觸部24設置有第I配線層25 (位線)，且該第I配線層25(位線)在Y方向上延伸。S卩，第I配線層25經(jīng)由電阻變化層30而與源極漏極區(qū)域13電性連接。
[0037]在源極漏極區(qū)域14上，介隔接觸部17設置有第2配線層26。S卩，第2配線層26是電性連接于源極漏極區(qū)域14。
[0038]如下所述，因?qū)﹄娮枳兓瘜?0所賦予的電場及應力的至少任一者與熱的影響，故電阻變化層30內(nèi)的狀態(tài)(下述元素35的濃度分布)產(chǎn)生變化。由此，電阻變化層30的電阻值產(chǎn)生變化，從而可存儲數(shù)據(jù)。即，例如，可通過將電阻變化層30的低電阻狀態(tài)設為“1”，將高電阻狀態(tài)設為“0”，而使電阻變化層30存儲數(shù)據(jù)。S卩，可將電阻變化層30用作存儲器。
[0039]在源極漏極區(qū)域14上，介隔接觸部17設置有第2配線層26 (源極層)。第2配線層26是在X方向上延伸。第2配線層26是與晶體管Tr電性連接。
[0040]通過所述的構(gòu)成而如圖1C所示，在本實施方式的存儲單元部100，將I個電阻變化層30及I個晶體管Tr串聯(lián)地連接于第I配線層25與第2配線層26之間(1T1R結(jié)構(gòu))。
[0041](電阻變化層30的基本構(gòu)成)
[0042]使用圖2A?圖3D，對于電阻變化層30的基本構(gòu)成、狀態(tài)及結(jié)構(gòu)進行說明。另外，關于使電阻變化層30的電阻變化的動作方法，將于下文敘述。
[0043]參照圖2A，對電阻變化層30的基本構(gòu)成進行說明。
[0044]圖2A是本實施方式的電阻變化層30的示意剖視圖。另外，在圖2A中，將電極層21的下及第2電極23的上的結(jié)構(gòu)省略。
[0045]如圖2A所示，電阻變化層30具有硫?qū)倩衔?1。而且，電阻變化層30含有元素35。元素35既可以包含在例如硫?qū)倩衔?1的結(jié)晶結(jié)構(gòu)內(nèi)，也可以在電阻變化層30內(nèi)析出。電阻變化層30的Z方向的厚度Wl為例如50nm以下。
[0046]硫?qū)倩衔?1是設置在第I電極22上。硫?qū)倩衔?1具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，且具有c軸定向。另外，本實施方式中的「C軸」是例如Z方向。另外，下述電阻變化層30的第I狀態(tài)Fl及第2狀態(tài)F2均具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，且具有c軸定向。
[0047]硫?qū)倩衔?1是包含例如選自下述第I群及第2群的I種以上的元素與選自第3群的I種以上的元素的化合物。在本實施方式中，硫?qū)倩衔?1是例如作為銻與碲的化合物的Sb2Te3。硫?qū)倩衔?1的電阻率為例如1000 μ Ω.cm以下。
[0048]第I群含有例如鍺、硅及碳的各者。第2群含有例如鈦、銀、銅、鋅、絡、錯、鈾、鈀、鉬、鎳、錳、鉿、鉍及銻的各者。第3群含有例如硫、砸及碲的各者。
[0049]元素35是含有例如鍺、硅及碳的至少任一者。在本實施方式中，元素35為鍺。
[0050]第I電極22及第2電極23含有例如元素35的擴散系數(shù)較低的材料，例如含有氮化鈦。
[0051]另外，電阻變化層30既可以具有例如元素35，也可以具有將不同材料的硫?qū)倩衔锆B層多個而成的結(jié)構(gòu)(例如超晶格結(jié)構(gòu))。在該情形時，可通過使超晶格結(jié)構(gòu)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)進行變化，而使電阻變化層30的電阻變化。電阻變化層30是包含無需使材料相轉(zhuǎn)移(熔融)便可改變電阻的電阻變化元件。
[0052](電阻變化層30的狀態(tài))
[0053]參照圖2A及圖2B，對電阻變化層30的狀態(tài)的例子進行說明。另外，此處，說明第I電極22的電位低于第2電極23的電位時的電阻變化層30的例子。電阻變化層30的其他例、及第I電極22的電位高于第2電極23的電位時的電阻變化層30的說明將于下文敘述。
[0054]電阻變化層30具有圖2A所示的第I狀態(tài)F1、及圖2B所示的第2狀態(tài)F2。第I狀態(tài)Fl是大致對應于電阻較高的高電阻狀態(tài)。第2狀態(tài)F2是大致對應于電阻較低的低電阻狀態(tài)。第I狀態(tài)Fl及第2狀態(tài)F2可進行電性切換。如上所述，通過將各個狀態(tài)設為“O”或“I”的數(shù)據(jù)，電阻變化層30非揮發(fā)性地存儲數(shù)據(jù)。電阻變化層30各自的狀態(tài)是通過下述設置動作SllO或重置動作S150而形成。
[0055]對圖2A所示的第I狀態(tài)Fl進行說明。
[0056]如圖2A所示，在第I狀態(tài)Fl下的電阻變化層30內(nèi)，設置有將第I電極22的上表面覆蓋的第I區(qū)域32al。第I區(qū)域32al是與第I電極22的上表面相接。第I區(qū)域32al將第I電極22的上表面覆蓋。第I區(qū)域32al的上表面是由第2區(qū)域32bl所覆蓋。第I區(qū)域32al是與第2區(qū)域32bI相接。
[0057]第2區(qū)域32bl是與第2電極23的下表面相接。第2區(qū)域32bl是與第3區(qū)域32cl相接。
[0058]在除了設置有第I區(qū)域32al及第2區(qū)域32bl的區(qū)域以外的區(qū)域，設置有第3區(qū)域32cI。第3區(qū)域32cI是與第2電極23相接。
[0059]第I區(qū)域32al的元素35的濃度是高于第2區(qū)域32bl及第3區(qū)域32cl的濃度。第3區(qū)域32cI的元素35的濃度為第2區(qū)域32bI的濃度以上。
[0060]S卩，在以不等號表示各區(qū)域32al、32bl、32cl中的元素35的濃度時，如式(I)所述。
[0061]第I區(qū)域32al >第3區(qū)域32cl蘭第2區(qū)域32bl (I)
[0062]作為測定電阻變化層30內(nèi)的元素35的濃度的方法，例如使用EDX (Energydispersive X-ray spectrometry，能量色散X射線焚光光譜法)等。而且，也可以使用檢測對電阻變化層30照射X線、放射光等時所釋放的特性X線的測定法。
[0063]在本實施方式中，
【發(fā)明人】等使用EDX，測定元素35的濃度(第I區(qū)域32al、第2區(qū)域32bl、第3區(qū)域32cI等)，確認所述濃度差。另外，元素35的濃度是以例如每一單位體積的數(shù)量(atm/cm3)表示。
[0064]第I狀態(tài)Fl的形成方法是例如如下所述。另外，更詳細的說明是以動作方法在下文敘述。元素35具有例如帶正電的狀態(tài)、或陽離子的狀態(tài)。所以，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓時，元素35集中于電壓較低的電極側(cè)。S卩，產(chǎn)生電阻變化層30內(nèi)的元素35的濃度梯度，從而設置第I區(qū)域32al、第2區(qū)域32bl及第3區(qū)域32cl。
[0065]S卩，在第I狀態(tài)Fl的電阻變化層30中，在將第I電極22與第2電極23之間連接的電阻變化層30內(nèi)的線上，設置第I區(qū)域32al。S卩，在第I電極22與第2電極23之間的電流路徑上，設置第I區(qū)域32al。由此，第I狀態(tài)Fl中的電阻變化層30的電阻變高。
[0066]對圖2B所示的第2狀態(tài)F2進行說明。
[0067]如圖2B所示，在第2狀態(tài)F2中的電阻變化層30內(nèi)，設置有將第I電極22的上表面覆蓋的第4區(qū)域32d2。在第4區(qū)域32d2的上表面，設置有第2區(qū)域32b2。第2區(qū)域32b2是與第2電極23的下表面相接。在除了設置有第4區(qū)域32d2及第2區(qū)域32b2的區(qū)域以外的區(qū)域，設置有第3區(qū)域32c2。
[0068]第4區(qū)域32d2的元素35的濃度是高于第2區(qū)域32b2及第3區(qū)域32c2的濃度，且低于第I狀態(tài)Fl的第I區(qū)域32al的濃度。例如，第I區(qū)域32al的元素35的濃度為第4區(qū)域32d2的濃度的10倍以上。第3區(qū)域32c2的元素35的濃度為第2區(qū)域32b2的濃度以上。
[0069]8卩，在以不等號表示各區(qū)域32&1、32(12、32匕2、3202中的元素35的濃度時，如式(2)所示。
[0070]第I區(qū)域32al >第4區(qū)域32d2 >第3區(qū)域32c2蘭第2區(qū)域32b2 (2)
[0071]而且，第2狀態(tài)F2中的第2區(qū)域32b2的元素35的濃度是與第I狀態(tài)Fl中的第2區(qū)域32bl的濃度為同等程度。S卩，第2狀態(tài)F2中的第4區(qū)域32d2與第2區(qū)域32b2的濃度梯度是小于第I狀態(tài)Fl中的第I區(qū)域32al與第2區(qū)域bl的濃度梯度。第2狀態(tài)F2中的第4區(qū)域32d2的體積為例如第I狀態(tài)Fl中的第I區(qū)域32al的體積以上。
[0072]第2狀態(tài)F2的形成方法例如為如下所述。另外，更詳細的說明是以動作方法于下文敘述。與所述第I狀態(tài)Fl的形成方法同樣地，當對第I電極22與第2電極之間施加電壓時，產(chǎn)生電阻變化層30內(nèi)的元素35的濃度梯度。此時，元素35是與第I狀態(tài)Fl相比，受到第I電極22中產(chǎn)生的焦耳熱的影響。所以，促進第I電極22上部的元素35的擴散。由此，在電阻變化層30內(nèi)，設置第4區(qū)域32d2、第2區(qū)域32b2及第3區(qū)域32c2，形成第2狀態(tài)F2。
[0073]S卩，在將第I電極22與第2電極23之間連接的電阻變化層30內(nèi)的線上，未設置作為高電阻的第I區(qū)域32al。S卩，在第I電極22與第2電極23之間的電流路徑，未設置作為高電阻的第I區(qū)域32al。由此，第2狀態(tài)F2中的電阻變化層30的電阻低于第I狀態(tài)Fl中的電阻變化層30的電阻。
[0074]另外，可在電阻變化層30的下表面的一部分，設置第I電極22，且可在電阻變化層30的大致上表面，設置第2電極23。
[0075](關于電阻變化層的晶界)
[0076]參照圖2C?圖3D，對電阻變化層30所具有的結(jié)構(gòu)的例子進行說明。電阻變化層30存在具有第I結(jié)構(gòu)Cl、第2結(jié)構(gòu)C2、及第3結(jié)構(gòu)C3的情形。另外，各結(jié)構(gòu)Cl、C2、C3并非排他性者，且電阻變化層30既可以同時地具有2個以上的結(jié)構(gòu)，也可以不具有任一個結(jié)構(gòu)。
[0077]參照圖2C及圖2D，對第I結(jié)構(gòu)Cl進行說明。
[0078]如圖2C及圖2D所示，第I結(jié)構(gòu)Cl是指晶界31g(結(jié)晶晶界)連續(xù)地設置在第I電極22與第2電極23之間而成的結(jié)構(gòu)。晶界31g上可能存在有元素35的濃度較高的區(qū)域。即，存在元素35集中(凝聚)于晶界31g上的情形。晶界31g上的元素35的濃度是隨著接近元素35所凝聚的第I電極22而變高。
[0079]例如，在具有c軸定向的硫?qū)倩衔?1，可能存在于制造時或動作過程中形成晶界31g的情形。例如，可能存在因設置在硫?qū)倩衔?1的周圍的第I電極22或絕緣膜40等的粗糙(粗糙度)等的影響而產(chǎn)生晶界31g的情形。在晶界31g上，容易析出元素35。
[0080]存在通過元素35的析出而在施加至電阻變化層30的電場中產(chǎn)生紊亂，導致電特性(例如電阻)產(chǎn)生變化，從而電阻變化層30的電阻變化動作(狀態(tài)變化)所需的電壓也產(chǎn)生變化的可能性。在該情形時，存在過度地引起狀態(tài)變化，從而在讀取電阻變化層30的電阻狀態(tài)的動作(Read，讀取)時判斷為錯誤的電阻值的可能性。
[0081 ] 參照圖3A，對第2結(jié)構(gòu)C2進行說明。
[0082]如圖3A所示，第2結(jié)構(gòu)C2是指晶界31g斷續(xù)地設置在第I電極22與第2電極23之間而成的結(jié)構(gòu)。在第2結(jié)構(gòu)C2中，未將晶界31g設置在第I電極22的附近。所以，晶界31g未與電阻變化層30的元素35的濃度較高的區(qū)域(例如第I狀態(tài)Fl時的第I區(qū)域32al)重疊。
[0083]第2結(jié)構(gòu)C2的晶界31g的沿Z方向延伸的長度是短于第I結(jié)構(gòu)Cl的晶界31g的沿Z方向延伸的長度。而且，第2結(jié)構(gòu)C2的晶界31g的密度是低于第I結(jié)構(gòu)Cl的晶界31g的密度。進而，第2結(jié)構(gòu)C2的晶界31g上所含的元素35的密度是低于第I結(jié)構(gòu)Cl的晶界31g上所含的元素35的密度。另外，所謂晶界31g的密度是表示每一單位面積中的晶界區(qū)域的總體積。
[0084]參照圖3B，對第3結(jié)構(gòu)C3進行說明。
[0085]如圖3B所示，第3結(jié)構(gòu)C3是在第I電極22與第2電極23之間的電流路徑上以特定的厚度存在有硫?qū)倩衔?1的非晶質(zhì)部31p的結(jié)構(gòu)。例如，第3結(jié)構(gòu)C3是電阻變化層30中的硫?qū)倩衔?1均成為非晶質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
[0086]另外，第3結(jié)構(gòu)C3的晶界31g的密度是低于第I結(jié)構(gòu)Cl的晶界31g的密度。
[0087]參照圖3C及圖3D，對將具有第I結(jié)構(gòu)Cl的電阻變化層30修復為第2結(jié)構(gòu)C2的方法進行說明。即，在將相較電阻變化動作中所施加的脈沖電壓更大的電壓施加至電阻變化層30時，可將硫?qū)倩衔?1內(nèi)的元素35的濃度分布分散，且使硫?qū)倩衔?1的晶界31g減少(圖5A?圖5C的修復動作S130)。
[0088]圖3C是表示對圖2C的電阻變化層30施加修復動作S130的電壓時的電阻變化層30。由此，在電阻變化層30，設置硫?qū)倩衔?1的一部分的結(jié)晶結(jié)構(gòu)熔融所得的熔融部分31m。在熔融部分31m中，擴散有元素35。
[0089]圖3D是表示對圖3C的電阻變化層30施加電壓后進行再結(jié)晶之后的電阻變化層30 ο
[0090]如圖3D所示，在圖3C所示的熔融部分31m，設置在結(jié)晶部分31c。在結(jié)晶部分31c內(nèi)，擴散有元素35。此時，在結(jié)晶部分31c，未設置圖2C中所示的晶界31g。
[0091]圖3A是表對示圖3D的電阻變化層30施加電阻變化動作中施加的電壓之后的電阻變化層30。
[0092]如圖3A所示，在設置有硫?qū)倩衔?1的熔融部分31m及結(jié)晶部分31c的部分，未設置晶界31g。
[0093]另外，關在圖3B所示的第3結(jié)構(gòu)C3的形成方法，將于下文敘述。
[0094](第I實施方式的制造方法)
[0095]參照圖4A?圖4C，對本實施方式的存儲裝置的制造方法進行說明。另外，將關于電極層21以下的構(gòu)成的制造方法省略。
[0096]如圖4A所示，在電極層21上，形成第I電極22。例如在電極層21的上表面形成具有孔洞的絕緣膜40，且在孔洞內(nèi)嵌入金屬材料形成第I電極22。第I電極22的直徑為例如lOOnm。第I電極22是包含例如鈦、鉭及鎢的至少任一者，且也可以為它們的金屬氮化物。第I電極22也可以在例如金屬膜的內(nèi)側(cè)形成絕緣膜。
[0097]在第I電極22上，形成具有元素35的第I層36。作為形成第I層36的方法，使用例如派射法、CVD(chemical vapor deposit1n，化學氣相沉積法)及物理蒸鍍法等的任一者。元素35是含有例如鍺、娃及碳的至少任一者。
[0098]如圖4B所示，在第I層36上，形成硫?qū)倩衔?1，從而形成電阻變化層30。作為形成硫?qū)倩衔?1的方法，使用例如濺射法、CVD法及物理蒸鍍法等的任一者。
[0099]在形成硫?qū)倩衔?1時，以加熱狀態(tài)在例如200°C以上進行。例如可在形成硫?qū)倩衔?1之后進行加熱。通過進行加熱處理，而減少硫?qū)倩衔?1的結(jié)晶缺陷。進而，元素35擴散至硫?qū)倩衔?1內(nèi)，形成低缺陷的固溶狀態(tài)。硫?qū)倩衔?1具有例如c軸定向。
[0100]硫?qū)倩衔?1是含有選自所述第I群及第2群的I種以上的元素與選自第3群的I種以上的元素的化合物。
[0101]例如，可在第I電極22上，形成硫?qū)倩衔?1，且在硫?qū)倩衔?1上，形成第I層36 ο
[0102]例如圖4C所示，也可以在第I電極22上，形成合金層31a而取代第I層36。合金層31a是含有包含例如所述第I群的硫?qū)倩衔铩?br>[0103]通過對合金層31a施加直流電壓或脈沖電壓，而形成所述元素35擴散而成的硫?qū)倩衔?1，從而形成電阻變化層30。在將所述直流電壓或脈沖電壓施加至合金層31a時，合金層31a不融。
[0104]例如，合金層31a也可以為含有多個材料的層疊體(例如具有超晶格結(jié)構(gòu)的層疊體)。在該情形時，合金層31a含有所述硫?qū)倩衔?1的材料。
[0105]如圖1B及圖2所示，在電阻變化層30上形成第2電極23。第2電極23是與第I電極22同樣地，可含有例如鈦、鉭及鎢的至少任一者，且也可以為它們的金屬氮化物。作為第2電極23，例如也可以在金屬膜的內(nèi)側(cè)形成絕緣膜。
[0106]此后，形成絕緣膜40、接觸部24、及第I配線層25等，從而形成本實施方式的存儲
目.ο
[0107](與電阻變化層30相關的動作方法)
[0108]參照圖5A?圖8C，對于使電阻變化層30的狀態(tài)或電阻變化層30的結(jié)構(gòu)變化的動作方法的例子進行說明。另外，本實施方式的下文中，電壓值表示將第I電極22設為基準(OV)時的第2電極23的電壓值。
[0109]參照圖5A?圖5C，對于第I動作方法進行說明。圖5A及圖5B是表示時間與施加至電阻變化層30的電壓值的關系的圖表。圖5C是表示施加至電阻變化層30的電壓值與電流值的關系的圖表。
[0110]參照圖5A及圖5B，對各動作中的時間與電壓的關系進行說明。
[0111]對重置動作S150進行說明。重置動作S150是如圖5A所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vop之后，以下降時間Tl (自脈沖電壓的電壓最大值將電壓去除為止的時間)使施加電壓下降的動作。通過該動作，電阻變化層30成為第I狀態(tài)F1，從而成為高電阻狀態(tài)。
[0112]在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vop時，元素35在電阻變化層30內(nèi)漂移，凝聚于低電壓(低電位勢)的電極側(cè)。因流入至電極的電流而產(chǎn)生焦耳熱，從而使元素35的漂移加速。通過焦耳熱而將電阻變化層30加熱的溫度為結(jié)晶不產(chǎn)生熔融的溫度即可，例如為400°C以下。
[0113]此后，若在充分短的下降時間內(nèi)施加電壓成為0V，則電阻變化層30短時間內(nèi)被冷卻(急冷)，從而形成第I狀態(tài)Fl。例如，在第I電極22的電位高于第2電極23的電位時，如下述圖1lA所示，第I狀態(tài)Fl中的第I區(qū)域32al也可以不與第I電極22的上表面相接。在該情形時，第I區(qū)域32al將第I電極22的上表面覆蓋。第2區(qū)域32bl是設置在第I區(qū)域32al與第I電極22之間，且將第I電極22的上表面覆蓋。
[0114]對設置動作SllO進行說明。設置動作SllO是如圖5A所不，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vop之后，在下降時間T2內(nèi)使施加電壓下降的動作。因該動作，電阻變化層30成為第2狀態(tài)F2，從而成為低電阻狀態(tài)。
[0115]在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vop之后，若在充分長的下降時間內(nèi)施加電壓成為0V，則電阻變化層30消耗時間地被冷卻(緩冷)，從而形成第2狀態(tài)F2。設置動作SllO的脈沖下降時間T2是長于重置動作S150的脈沖下降時間Tl。
[0116]另外，所述電壓Vop的值是在重復實施設置動作SI 10、重置動作S150時，硫?qū)倩衔?1的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生變化的值以下。
[0117]施加電壓Vop時的脈寬(電壓輸入時間)典型而言為50ns以上。但是，脈寬也可以因電阻變化層30的膜厚或材料而未達50ns。脈寬是能夠升壓至充分的電壓即可，且在較短的脈寬時，存在擔心因配線延遲等導致無法上升至特定的電壓而將脈寬設定為較長的情況。
[0118]而且，脈沖上升時間為例如1ns以下，但也可以為1ns以上，該脈沖上升時間為任意時間。重置動作S150的脈沖下降時間Tl為例如1ns以下，但也可以未達100ns。設置動作SllO的脈沖下降時間T2為例如10ns以上。
[0119]例如圖5B所示，脈沖的上升既可以階段性上升，也可以階段性下降。此時，電壓Vop的下降時間是與所述脈沖下降時間T1、T2相同。另外，關于下述各動作的脈沖，也因情況相同而省略說明。
[0120]對修復動作S130進行說明。修復動作S130是如圖5Α所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vth之后，以例如與設置動作SllO相同的下降時間Τ2，使施加電壓下降的動作。通過該動作，電阻變化層30使第I結(jié)構(gòu)Cl變化為第2結(jié)構(gòu)C2。
[0121]修復動作S130中使用的電壓Vth是高于設置動作SllO及重置動作S150中使用的電壓Vop，為例如電壓Vop的1.3倍。由此，形成圖3C所示的熔融部分31m。
[0122]若對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vth，則在充分長的下降時間T2內(nèi)施加電壓成為0V，從而電阻變化層30消耗時間地被冷卻，形成圖3D所示的結(jié)晶部分31c，從而可使電阻變化層30內(nèi)的晶界31g減少。由此，可減少于晶界31g上所析出的元素35。
[0123]修復動作S130是以可通過例如電阻變化動作而控制電阻變化層30的方式進行修復。例如，具有第I結(jié)構(gòu)Cl的電阻變化層30是即便施加電阻變化動作的電壓也幾乎不進行變化，顯示例如低電阻的值。此時，通過對電阻變化層30實施修復動作S130，而使第I結(jié)構(gòu)Cl變化為第2結(jié)構(gòu)C2。由此，電阻變化層30伴隨電阻變化動作而顯示高電阻或低電阻的值。
[0124]對讀出動作S120進行說明。讀出動作S120是對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vse，判別電阻變化層30的電阻的動作。更具體而言，讀出動作S120是通過檢測控制部3對電阻變化層30供給的電流值或電壓值而進行。
[0125]如圖5A所示，讀出動作S120中使用的電壓Vse是低于設置動作SllO及重置動作S150中使用的電壓Vop。由此，無需使電阻變化層30的電阻變化，便可將電阻變化層30的電阻讀出。
[0126]參照圖5C，對各動作S110、S130、S150中的電壓與電流的關系進行說明。
[0127]對重置動作S150進行說明。如圖5C所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vop時，供給電流Ire (點A0)。此后，經(jīng)由點Al使電壓Vop變化為0V。此時，電阻變化層30形成第I狀態(tài)Fl。
[0128]對設置動作SllO進行說明。如圖5C所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vop時，供給電流Ire (點A0)。此后，經(jīng)由點A2使電壓Vop變化為0V。此時，電阻變化層30形成第2狀態(tài)F2。
[0129]對修復動作S130進行說明。如圖5C所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vth時，供給電流Ith (點A3)。此后，經(jīng)由點A2使電壓Vop變化為0V。此時，電阻變化層30形成第2結(jié)構(gòu)C2。
[0130]參照圖6，對電阻變化層30中執(zhí)行的動作進行說明。
[0131]另外，圖6所示的一系列動作也可以在存儲裝置I的出廠前進行。而且，也可以僅使圖6所示的一部分在存儲裝置I的出廠前進行。
[0132]在步驟SI中，進行初始動作。即，將重置動作實施次數(shù)Nr及修復動作實施次數(shù)Nu設定為O。
[0133]在步驟S2中，進行重置動作S150(第I動作)。重置動作S150是將電壓Vop (第I電壓)施加至第I電極22與第2電極23之間。
[0134]在步驟S3中，進行讀出動作S120與判定(第2動作)。讀出動作S120是將電壓Vse (第2電壓)施加至第I電極22與第2電極23之間。繼而，判定自讀出動作S120輸出的電流值或電壓值是否大于特定的值α。另外，此處，將假設電流值或電壓值較大的情形設為電阻值較大。
[0135]在假設自電阻變化層30輸出的值大于特定的值α時(是)，視作電阻變化層30不具有第I結(jié)構(gòu)Cl。所以，動作結(jié)束。
[0136]在假設自電阻變化層30輸出的值為特定的值α以下時(否)，存在電阻變化層30具有第I結(jié)構(gòu)Cl的可能性。所以，動作進入步驟S5。
[0137]S卩，在步驟S3中判定電阻變化層30是否具有第I結(jié)構(gòu)Cl。另外，特定的值α為任意者，也可以設定固定的范圍進行判定。
[0138]在步驟S4中，進行重置動作S150的計數(shù)動作。重置動作S150的計數(shù)動作中，判定重置動作S150的實施次數(shù)Nr是否大于設定次數(shù)A。
[0139]在假設實施次數(shù)Nr大于A時(是)，存在電阻變化層30具有第I結(jié)構(gòu)Cl的可能性較高。所以，動作進入步驟S6。
[0140]在假設實施次數(shù)Nr為A以下時(否)，再次試行重置動作S150，故動作進入步驟S5o
[0141]S卩，在步驟S4中，即便進行重置動作S150電阻也較低，判定電阻變化層30具有第I結(jié)構(gòu)Cl的可能性是否較高。
[0142]在步驟S5中，進行重置動作S150的設定動作。在重置動作S150的設定動作中，將重置動作S150的實施次數(shù)Nr設定為Nr+Ι。繼而，返回至步驟S2，再次進行重置動作S150。
[0143]在步驟S6中，進行修復動作S130 (第3動作)。在修復動作S130中，將電壓Vth (第3電壓)施加至第I電極22與第2電極23之間。
[0144]在步驟S7中，進行讀出動作S120與判定(第4動作)。在讀出動作S120中，將電壓Vse (第4電壓)施加至第I電極22與第2電極23之間。繼而，判定自讀出動作S120輸出的電流值或電壓值是否大于特定的值α。另外，此處，將假設電流值或電壓值較大的情形設為電阻值較大。
[0145]在假設自電阻變化層30輸出的值大于特定的值α時(是)，視作電阻變化層30不具有第I結(jié)構(gòu)Cl。所以，動作進入步驟S8。在假設自電阻變化層30輸出的值為特定的值α以下時(否)，存在電阻變化層30具有第I結(jié)構(gòu)Cl的可能性。所以，動作進入步驟S9o
[0146]另外，特定的值α為任意者，可設定固定的范圍進行判定。
[0147]在步驟S8中，進行重置動作S150及修復動作S130的再設定動作。在再設定動作中，將重置動作S150的實施次數(shù)Nr及修復動作的實施次數(shù)Nu設定為O。
[0148]在步驟S9中，進行修復動作S130的計數(shù)動作。在修復動作S130的計數(shù)動作中，判定修復動作S130的實施次數(shù)Nu是否大于設定次數(shù)B。在假設實施次數(shù)Nu大于B時(是)，電阻變化層30的結(jié)構(gòu)即便進行修復動作S130也不產(chǎn)生變化的可能性較高。所以，動作結(jié)束。在假設實施次數(shù)Nu為B以下時(否)，再次試行修復動作Nu，故動作進入步驟SI I。
[0149]在步驟SlO中，進行修復動作S130的設定動作。在修復動作S130的設定動作中，將修復動作S130的實施次數(shù)Nu設定為Nu+1。
[0150]另外，實施使用所述Vse的讀出動作S120的時序是為一例，且實施讀出動作的時序為任意者。而且，重置動作S150的實施次數(shù)為任意者。
[0151](第2動作方法)
[0152]使用圖7A?圖7D，對第2動作方法進行說明。在本動作方法時，設置動作SllO及重置動作S150中使用的電壓分別不同。另外，與所述動作方法相同的部分將說明省略。
[0153]圖7A是本實施方式的存儲裝置I的電路圖，圖7B是表示時間與施加至電阻變化層30的電壓值的關系的圖表，圖7C及圖7D是表示施加至電阻變化層30的電壓值與電流值的關系的圖表。
[0154]參照圖7A，對本動作方法中的存儲裝置I的電路圖進行說明。
[0155]如圖7A所示，在電阻變化層30與晶體管Tr之間，設置有電阻體RO。電阻體RO的電阻是低于電阻變化層30的第I狀態(tài)Fl的電阻。例如電阻體RO的電阻值為第I狀態(tài)Fl的電阻值的等級以下。電阻體RO的電阻是與電阻變化層30的第2狀態(tài)F2的電阻為同等程度或該電阻以下。
[0156]參照圖7B，對各動作SI 10、S150中的時間與電壓的關系進行說明。
[0157]對重置動作S150進行說明。重置動作S150是如圖7B所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vor之后，以下降時間Tl使施加電壓下降。
[0158]對設置動作SllO進行說明。設置動作SllO是如圖7B所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vos之后，以下降時間T2s使施加電壓下降。設置動作SllO中使用的電壓Vos低于重置動作S150中使用的電壓Vor。而且，設置動作SllO的脈沖下降時間T2是與例如重置動作S150的脈沖下降時間Tl相同，且也可以為例如10ns以下。
[0159]參照圖7C，對各動作S110、S150中的電壓與電流的關系進行說明。另外，電壓Vfr是表示重置動作S150中使用的最低施加電壓，電壓Vfs是表示設置動作SllO的最低施加電壓。各動作S110、S150是使用各最低施加電壓Vfs、Vfr以上的電壓，使電阻變化層30的狀態(tài)進行變化。
[0160]對重置動作S150進行說明。如圖7C所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vor時，供給電流Ir (點B0)。此時，經(jīng)由點B1、B3，施加電壓Vor。此后，經(jīng)由點B2，使電壓Vor變化為0V。由此，電阻變化層30形成第I狀態(tài)Fl。S卩，在重置動作S150中，因供給電流Ire以上的電流Ir，故電阻變化層30的狀態(tài)產(chǎn)生變化。
[0161]對設置動作SllO進行說明。如圖7C所示，若電阻變化層30為第I狀態(tài)F1，則對第I電極22與第2電極23之間，經(jīng)由點B4而施加電壓Vos (點B3)。電壓Vos是低于電壓Vor。此后，經(jīng)由點BI而使電壓Vos變化為0V。由此，電阻變化層30形成第2狀態(tài)F2。即，在設置動作SllO中，因使用最低施加電壓Vfs以上的電壓Vos，故電阻變化層30的狀態(tài)進行變化。
[0162]參照圖7D，對設置有電阻體RO時的電壓與電流的關系進行說明。圖7D的虛線是表示未設置電阻體RO時的電壓與電流的關系，實線是表示設置有電阻體RO時的電壓與電流的關系。另外，電壓Vft是表示未設置電阻體RO時的重置動作S150的最低施加電壓。
[0163]如圖7D所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加最低施加電壓Vft時，供給電流Ire。最低施加電壓Vft低于電壓Vos。相對于此，使用電阻體RO時的最低施加電壓Vfr高于電壓Vos。S卩，重置動作S150的最低施加電壓變高。
[0164]此處，如上所述，電阻體RO的電阻是低于電阻變化層30的第I狀態(tài)Fl的電阻。由此，在第I狀態(tài)Fl中，電阻體RO造成的電壓下降的影響較小。所以，自第I狀態(tài)Fl向第2狀態(tài)F2變化的設置動作SllO的最低施加電壓Vfs不取決于電阻體RO的有無，且?guī)缀醪蛔兓?br>[0165]相對于此，電阻體RO的電阻是與電阻變化層30的第2狀態(tài)F2的電阻為同等程度或該電阻以下。S卩，在第2狀態(tài)F2中，電阻體RO造成的電壓下降的影響大于第I狀態(tài)F1。所以，自第2狀態(tài)F2向第I狀態(tài)Fl變化的重置動作S150是伴隨電阻體RO的設置，相對于被施加的電壓，電流的供給量減少。由此，可供給電阻變化層30的狀態(tài)變化所需的電流Ire的最低施加電壓變化為高于電壓Vft的電壓Vfr。
[0166]如上所述，通過設置電阻體R0，重置動作S150中使用的電壓Vor變得高于設置動作SllO中使用的電壓Vos。
[0167]另外，也可以在本動作方法中，進行所述修復動作S130。在該情形時，例如修復動作S130中，使用高于重置動作S150中使用的電壓Vor的電壓Vth。
[0168](第3動作方法)
[0169]使用圖8A?圖8C，對第3動作方法進行說明。在本動作方法時，重置動作S150中使用負電壓-Vt，且設置動作SllO中使用正電壓vt。另外，與所述動作方法相同的部分將說明省略。
[0170]圖8A及圖8B是表示時間與施加至電阻變化層30的電壓值的關系的圖表，圖8C是表示施加至電阻變化層30的電壓值與電流值的關系的圖表。
[0171]對重置動作S150進行說明。如圖8A所示，重置動作S150是在對第I電極22與第2電極23之間施加負電壓-Vt之后，以下降時間Tl使電壓施加下降。
[0172]對設置動作SllO進行說明。如圖8A所示，設置動作SllO是在對第I電極22與第2電極23之間施加正電壓Vt之后，以下降時間T2使電壓施加下降。下降時間T2是與所述動作方法同樣地，長于重置動作S150的下降時間Tl。
[0173]例如圖SB所示，設置動作SllO也可以與所述第2動作方法同時地進行。S卩，重置動作S150是使用電壓-Vor，設置動作SllO是使用低于電壓Vor的電壓Vos。此時，可將設置動作SllO的脈沖下降時間T2縮短，例如可為10ns以下。
[0174]參照圖8C，對各動作SI 10、S150中的電壓與電流的關系進行說明。
[0175]對重置動作S150進行說明。如圖8C所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓-Vt時，供給電流Itr (點D0)。此時，以經(jīng)由點Dl的方式施加電壓。
[0176]此后，經(jīng)由點D2而使電壓-Vt變化為0V。此時，電阻變化層30形成第I狀態(tài)F1。
[0177]對設置動作SllO進行說明。如圖8C所示，在對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vt時，供給電流Itr (點D3)。此時，以經(jīng)由點D4的方式施加電壓。
[0178]此后，經(jīng)由點D5而使電壓Vt變化為0V。此時，電阻變化層30形成第2狀態(tài)F2。
[0179]另外，也可以在本動作方法中，進行所述電阻變化層30的修復動作S130。在該情形時，例如修復動作S130中使用正電壓Vth。
[0180](電阻變化層30的變化例)
[0181]參照圖9A?圖12E，對電阻變化層30的狀態(tài)的其他例進行說明。
[0182]參照圖9A及圖9B，說明第I狀態(tài)Fl中的電阻變化層30的例子。
[0183]如圖9A所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖2A不同，第2區(qū)域32bl與第2電極23的下表面分離。第3區(qū)域32cl將第2區(qū)域32bl的上表面覆蓋。第3區(qū)域32cl將第2電極23的下表面覆蓋。
[0184]電阻變化層30的Z方向的厚度W2是厚于例如圖2A所示的厚度Wl。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖2A所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0185]如圖9B所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖2A不同，在除了設置有第I區(qū)域32al的區(qū)域以外的區(qū)域，設置有第2區(qū)域32bl。第2區(qū)域32bl將第2電極23的下表面覆蓋。
[0186]電阻變化層30的Z方向的厚度W3薄于例如圖2A所示的厚度Wl。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量少于例如圖2A所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0187]參照圖1OA?圖10D，說明第2狀態(tài)F2中的電阻變化層30。
[0188]如圖1OA所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖2B不同，第2區(qū)域32b2與第2電極23的下表面分離。第3區(qū)域32c2將第2區(qū)域32b2的上表面覆蓋。第3區(qū)域32c2將第2電極23的下表面覆蓋。
[0189]電阻變化層30的Z方向的厚度W4厚于例如圖2B所示的厚度Wl。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖2B所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0190]如圖1OB所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖2B不同，第4區(qū)域32d2將第I電極22的上表面及第2電極23的下表面覆蓋，且在Z方向上連續(xù)地設置。第4區(qū)域32d2是與第I電極22的上表面及第2電極23的下表面相接。
[0191]電阻變化層30的厚度W5薄于例如圖2B所示的厚度Wl。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量少于例如圖2B所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0192]如圖1OC所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖2B不同，第4區(qū)域32d2與第2電極23的下表面相接。第3區(qū)域32c2是與第4區(qū)域32d2的上表面及第2電極23的下表面相接。
[0193]電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖2B所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0194]如圖1OD所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖2B不同，第3區(qū)域32c2將第4區(qū)域32d2的上表面覆蓋。第3區(qū)域32c2將第2電極23的下表面覆蓋。
[0195]電阻變化層30的厚度W7厚于例如圖2B所示的厚度Wl。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖2B所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0196]參照圖1IA?圖12E，說明第I電極22的電位高于第2電極23的電位時的電阻變化層30的例子。
[0197]在第I電極22的電位高于第2電極23的電位時，元素35集中于第2電極23側(cè)。在圖1lA?圖12E中，第I電極22的電流密度高于第2電極23，第I電極22上部被焦耳熱加熱。由此，作為低溫的第2電極23下部的元素35的擴散變慢。所以，元素35的濃度梯度的變化較小。另一方面，第I電極22上部的元素35的擴散被加速。所以，元素35的濃度梯度的變化較大。
[0198]參照圖1lA?圖11D，說明第I狀態(tài)Fl中的電阻變化層30的例子。
[0199]如圖1lA所示，第I區(qū)域32al將第I電極22的上表面覆蓋。第I區(qū)域32al是與第2電極23的下表面相接。第2區(qū)域32bl是設置在第I區(qū)域32al與第I電極22之間，且將第I電極22的上表面覆蓋。在除了設置有第I區(qū)域32al及第2區(qū)域32bl的區(qū)域以外的區(qū)域，設置有第3區(qū)域32cl。第3區(qū)域32cl是與第2電極23的下表面相接。
[0200]如圖1lB所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖1lA不同，在第I區(qū)域32al的周圍設置有第2區(qū)域32bl。第2區(qū)域32bl是與第I區(qū)域32al及第2電極23的下表面相接。
[0201]電阻變化層30的Z方向的厚度W9薄于例如圖1lA所示的厚度W8。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量少于例如圖1lA所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0202]如圖1lC所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖1lA不同，第I區(qū)域32al與第2電極23分離。第3區(qū)域32cl將第I區(qū)域32al覆蓋。第3區(qū)域32cl將第2電極23的下表面覆蓋。
[0203]電阻變化層30的Z方向的厚度WlO厚于例如圖1lA所示的厚度W8。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖1lA所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0204]如圖1lD所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖1lA不同，第I區(qū)域32al與第2電極23分離。第2區(qū)域32bI將第I區(qū)域32al覆蓋。
[0205]電阻變化層30的Z方向的厚度Wll厚于例如圖1lA所示的厚度W8。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量少于例如圖1lA所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0206]也在圖1lA?圖1lD中，與圖2A所示的第I狀態(tài)Fl的電阻變化層30同樣地，在將第I電極22與第2電極23之間連接的電阻變化層30內(nèi)的線上，設置有第I區(qū)域32al。即，在第I電極22與第2電極23之間的電流路徑上，設置有第I區(qū)域32al。由此，第I狀態(tài)Fl中的電阻變化層30的電阻變高。
[0207]參照圖12A?圖12E，對第2狀態(tài)F2中的電阻變化層30的例子進行說明。
[0208]如圖12A所示，第4區(qū)域32d2將第I電極22的上表面覆蓋。第4區(qū)域32d2是與第2電極23的下表面相接。第2區(qū)域32b2是設置在第4區(qū)域32d2與第I電極22之間，且將第I電極22的上表面覆蓋。在除了設置有第4區(qū)域32d2及第2區(qū)域32b2的區(qū)域以外的區(qū)域，設置有第3區(qū)域32c2。
[0209]如圖12B所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖12A不同，第4區(qū)域32d2與第2電極23分離。第3區(qū)域32c2將第4區(qū)域32d2的上表面覆蓋。第3區(qū)域32c2將第2電極23的下表面覆蓋。
[0210]電阻變化層30的Z方向的厚度W13厚于例如圖12A所示的厚度W12。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖12A所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0211]如圖12C所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖12A不同，第4區(qū)域32d2將第I電極22的上表面及第2電極23的下表面覆蓋，且在Z方向上連續(xù)地設置。第4區(qū)域32d2是與第I電極22的上表面及第2電極23的下表面相接。
[0212]電阻變化層30的Z方向的厚度W14薄于例如圖12A所示的厚度W12。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖12A所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0213]如圖12D所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖12A不同，第4區(qū)域32d2與第I電極23的上表面及第2電極23的下表面相接。第3區(qū)域32c2是與第4區(qū)域32d2及第2電極23的下表面相接。
[0214]電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖12A所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0215]如圖12E所示，在電阻變化層30內(nèi)，與圖12A不同，第4區(qū)域32d2與第2電極23分離。第4區(qū)域32d2是與第I電極23的上表面相接。第3區(qū)域32c2將第4區(qū)域32d2的上表面覆蓋。第3區(qū)域32c2將第2電極23的下表面覆蓋。
[0216]電阻變化層30的Z方向的厚度W16厚于例如圖12A所示的厚度W12。電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量多于例如圖12A所示的電阻變化層30內(nèi)所含的元素35的量。
[0217]也在圖12A?圖12E中，與圖2B所示的第2狀態(tài)F2的電阻變化層30同樣地，在將第I電極22與第2電極23之間連接的電阻變化層30內(nèi)的線上，未設置作為高電阻的第I區(qū)域32al。S卩，在第I電極22與第2電極23之間的電流路徑，未設置作為高電阻的第I區(qū)域32al。由此，第2狀態(tài)F2中的電阻變化層30的電阻低于第I狀態(tài)Fl中的電阻變化層30的電阻。
[0218]另外，所述各區(qū)域32al?32d2的元素35的濃度并非在區(qū)域內(nèi)固定，而具有略微的不均。不均的范圍是例如滿足所述式(I)及式(2)的條件的范圍內(nèi)。
[0219]對本實施方式中的效果進行說明。
[0220]根據(jù)本實施方式，不僅具有電阻變化動作S110、S150，而且具有修復動作S130。
[0221]例如，在形成具有硫?qū)倩衔?1的電阻變化層30時，可能形成具有多晶結(jié)構(gòu)的膜，從而具有晶界31g。進而，隨著重復進行電阻變化層30的電阻變化動作S110、S150，晶界31g的密度變高，從而雜質(zhì)或未鍵結(jié)的原子(例如元素35)蓄積于晶界31g。由此，存在于晶界31g上，元素35在電極22、23上產(chǎn)生偏差，使電阻變化層30的特性劣化，從而電阻變化次數(shù)減少的可能性。進而，晶界31g的密度在例如各電極22、23上產(chǎn)生偏差。由此，產(chǎn)生電阻變化層30的特性不均。
[0222]相對于此，根據(jù)本實施方式，在修復動作S130中對第I電極22與第2電極23之間，施加高于電阻變化動作S110、S150中使用的電壓Vop的電壓Vth。由此，可降低硫?qū)倩衔?1內(nèi)的晶界31g的密度，從而可減少元素35或雜質(zhì)容易析出的部分。
[0223]例如，具有第I結(jié)構(gòu)Cl的電阻變化層30也可以是第I狀態(tài)Fl及第2狀態(tài)F2的任一情形。在電阻變化層30的第I狀態(tài)Fl時，晶界31g與第I區(qū)域32al重疊，晶界31g上的元素35的密度可能變高。
[0224]由此，在第I狀態(tài)Fl中，具有第I結(jié)構(gòu)Cl時的電阻變得低于例如具有第2結(jié)構(gòu)C2時的電阻。所以，在電阻變化層30具有第I結(jié)構(gòu)時，無論各狀態(tài)F1、F2，均顯示低電阻狀態(tài)。所以，存在無法通過電阻變化動作來控制電阻變化層30的可能性。
[0225]相對于此，根據(jù)本實施方式，可通過修復動作S130而使與第I區(qū)域32al重疊的部分的晶界31g減少。
[0226]由此，可減少電阻值的不均，從而可獲得穩(wěn)定的電特性。可通過所述方法而抑制因重復進行電阻變化動作而產(chǎn)生的電阻值的變動，從而可使電阻變化次數(shù)增加。
[0227]除此以外，根據(jù)本實施方式，電阻變化層30具有元素35的濃度不同的第I狀態(tài)Fl與第2狀態(tài)F2?？赏ㄟ^使用電場及應力的至少任一者與熱，使元素35的濃度分布進行變化，而控制電阻變化層30的電阻狀態(tài)。
[0228]而且，在第I狀態(tài)Fl及第2狀態(tài)F2中，硫?qū)倩衔?1的結(jié)晶結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生變化。所以，與使電阻變化層30熔融而使電阻變化的元件相比，能夠以低電壓進行狀態(tài)的控制，從而可使電阻變化次數(shù)增加。
[0229]在電阻變化層30的第I狀態(tài)Fl中，元素35的濃度較高的第I區(qū)域32al將第I電極22覆蓋。由此，在第I電極22與第2電極23之間的電流路徑上，可設置高電阻的第I區(qū)域32al，從而可獲得穩(wěn)定的電特性。
[0230]而且，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的硫?qū)倩衔?1具有c軸定向。由此，可抑制硫?qū)倩衔?1內(nèi)所含的元素35的析出。
[0231]進而，可通過電阻變化層30具有硫?qū)倩衔?1，而較大地設置電阻變化層30的第I狀態(tài)Fl的電阻值與第2狀態(tài)F2的電阻值之差。進而，可通過具有硫?qū)倩衔?1，而容易形成具有所述定向的電阻變化層30。
[0232]除此以外，例如使用氮化鈦作為第I電極22及第2電極23。由此，便可防止元素35對第I電極22內(nèi)及第2電極23內(nèi)的侵入。
[0233]根據(jù)所述實施方式的制造方法，可使用較少的成膜制程與熱處理，容易地形成以低電壓進行動作的硫?qū)倩衔?1。進而，可提供一種可耐受330度以上制程溫度的硫?qū)倩衔?1。
[0234]除此以外，因使電阻變化層30的電阻變化時所施加的電壓而產(chǎn)生的焦耳熱的熱量低于使硫?qū)倩衔?1熔融的熱量。所以，硫?qū)倩衔?1保持結(jié)晶結(jié)構(gòu)。S卩，能夠以不使硫?qū)倩衔?1熔融的低電壓、低電流進行電阻變化動作的控制。
[0235]根據(jù)所述實施方式的第2動作方法，可通過設置電阻體R0，而使用設置動作SllO及重置動作S150中不同的電壓。由此，可將設置動作SllO中的脈沖下降時間設定為較短，從而可進行高速動作。
[0236]例如，設置動作SllO是對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vos。此時，通過相較重置動作S150中使用的最低施加電壓Vfr更低的電壓Vos而使電流流入至第I電極22、第2電極23及電阻變化層30，從而產(chǎn)生焦耳熱。由此，元素35通過加熱而擴散，電阻變化層30自第I狀態(tài)Fl向第2狀態(tài)F2變化。所以，與設置動作SllO中的脈沖下降時間T2無關地形成電阻變化層30的第2狀態(tài)F2。
[0237]根據(jù)所述實施方式的第3動作方法，重置動作S150中使用負電壓_Vt，設置動作SllO中使用正電壓Vt。在該情形時，在重置動作S150中，施加負電壓-Vt而變更為OV時，即便因寄生電容及電阻的影響而脈沖下降時間變長，也可以形成第I狀態(tài)FI。S卩，在施加負電壓-V時，可不形成第2狀態(tài)F2。
[0238](第2實施方式)
[0239]圖13A及圖13B是第2實施方式的電阻變化層30的示意剖視圖。
[0240]在本實施方式中，與所述實施方式的差異是設置有多個電阻變化層30a、30b的方面。另外，對于與所述實施方式相同的電阻變化層30的狀態(tài)及電阻變化層30的結(jié)構(gòu)，將說明省略。
[0241]如圖13A所示，在設置在第I電極22上的電阻變化層30a上，介隔金屬層33設置有電阻變化層30b。另外，在本實施方式中，電阻變化層為2個，但電阻變化層的數(shù)量任意。
[0242]電阻變化層30a、30b是與所述實施方式同樣地，具有硫?qū)倩衔?1、及元素35。電阻變化層30a中所含的元素35的量是與例如電阻變化層30b中所含的元素35的量不同。金屬層33是包含例如與電極(第I電極22及第2電極22的任一者)不同的材料。
[0243]如圖13B所示，例如在自Z方向觀察時，電阻變化層30a的面積大于電阻變化層30b的面積，且大于金屬層33的面積。
[0244]根據(jù)本實施方式，與所述實施方式同樣地，電阻變化層30具有元素35的濃度分布不同的第I狀態(tài)Fl與第2狀態(tài)F2。由此，獲得與所述實施方式相同的效果，從而能夠以例如低電壓進行狀態(tài)的控制。
[0245]除此以外，電阻變化層30a內(nèi)所含的元素35的量是與電阻變化層30b內(nèi)所含的元素35的量不同。由此，在對各電阻變化層30a、30b施加相同電壓時，可形成為彼此不同的狀態(tài)。即，可實現(xiàn)使用電阻變化層30a、30b的多值存儲。
[0246]例如，作為電阻變化層30a、30b的多值存儲的組合，存在有電阻變化層30a、30b均為第I狀態(tài)Fl、電阻變化層30a為第I狀態(tài)Fl且電阻變化層30b為第2狀態(tài)F2、電阻變化層30a為第2狀態(tài)F2且電阻變化層30b為第I狀態(tài)Fl、及電阻變化層30a、30b均為第2狀態(tài)F2的4種。
[0247]進而，金屬層33含有與電極22、23不同的材料。所以，金屬層33的比熱與電極22,23的比熱不同。由此，在對各電阻變化層30a、30b施加相同電壓時，被賦予彼此不同的熱量。由此，可將各電阻變化層30a、30b形成為彼此不同的狀態(tài)。S卩，可實現(xiàn)使用電阻變化層30a、30b的多值存儲。
[0248]另外，金屬層33也可以為與電極22、23相同的材料。在該情形時，可通過控制金屬層33內(nèi)及電極22、23的電流密度的直徑，而進行溫度控制，從而獲得與所述內(nèi)容相同的效果。
[0249]進而，在自Z方向觀察時，電阻變化層30a的面積大于電阻變化層30b的面積，且大于金屬層33的面積。由此，在對各電阻變化層30a、30b施加相同電壓時，被賦予彼此不同的熱量。由此，可將各電阻變化層30a、30b形成為彼此不同的狀態(tài)。S卩，可實現(xiàn)使用電阻變化層30a、30b的多值存儲。
[0250]另外，在自Z方向觀察時，電阻變化層30a的面積可小于電阻變化層30b的面積，且小于金屬層33的面積，且各電阻變化層30a、30b的面積不同即可。即便該情形時，也可以獲得與所述內(nèi)容相同的效果。
[0251]也在本實施方式中，可對各電阻變化層實施所述修復動作S130。因此，可抑制因重復進行電阻變化動作而產(chǎn)生的電阻值的變動，從而可使電阻變化次數(shù)增加。
[0252](第3實施方式)
[0253]圖14A是第3實施方式的存儲裝置101的電路圖，圖14B是第3實施方式的存儲單元部I1的示意立體圖。另外，也在圖14B中，為便于觀圖，而將絕緣層等的圖示省略一部分。
[0254]圖14C是第3實施方式的存儲單元部110的電路圖。
[0255]本實施方式的存儲裝置101是交叉點型的存儲裝置。另外，對于與所述實施方式相同的電阻變化層61的狀態(tài)及電阻變化層61的結(jié)構(gòu)，將說明省略。
[0256]如圖14A所示，本實施方式的存儲裝置101具有存儲單元部110、控制部103、第I配線層解碼器151、第2配線層解碼器152、及電源部107?？刂撇?03、第I配線層解碼器151、第2配線層解碼器152及電源部107是與所述實施方式相同，故將說明省略。
[0257]如圖14B所示，在襯底10上，介隔未圖示的絕緣層設置有存儲單元部110。
[0258]在存儲單元部110，設置有沿著與襯底10的上表面平行的X方向(第I方向)延伸的多個第I配線層51 (位線)、及沿著與襯底10的上表面平行且與X方向交叉的Y方向(第2方向)延伸的多個第2配線層52(字線)。第I配線層51及第2配線層52是介隔絕緣膜交替地疊層。而且，第I配線層51彼此、第2配線層52彼此、及第I配線層51與第2配線層52未彼此相接。
[0259]在各第I配線層51與各第2配線層52的最近切線，設置有沿著相對襯底10的上表面垂直的方向(Z方向)延伸的支柱60。支柱60是設置在第I配線層51與第2配線層52之間。
[0260]如圖14B所示，在I根支柱60內(nèi)，設置有電阻變化層61及二極體62。S卩，存儲裝置110是在第I配線層51與第2配線層52的每一最近切點設置有電阻變化層61的交叉點型的裝置。
[0261]電阻變化層61是與所述實施方式的電阻變化層30同樣地具有硫?qū)倩衔?1、及元素35。
[0262]參照圖15A?圖17，對使電阻變化層61的狀態(tài)變化的動作方法的例子進行說明。另外，對于與所述實施方式相同的內(nèi)容，將說明省略。
[0263]參照圖15A?圖15E，對多個電阻變化層61的基本動作方法進行說明。
[0264]如圖15E所示，在被選擇的電阻變化層61a (選擇元件)，連接有第I配線層51a及第2配線層52a。對被選擇的電阻變化層61a，施加與未被選擇的電阻變化層61b (半選擇元件)不同的電壓。
[0265]如圖15A所示，對第I配線層51a，自時間Ta至時間Tb為止施加電壓Vin (預充電)。電壓Vin為例如l/2Vop。此后，在時間Tb至時間Tc的期間，將施加至第I配線層51a的電壓變更為電壓Vop，且自時間Tc至時間Td為止，將電壓變更為電壓Vin。另外，施加至第I配線層51a的電壓Vop是與所述設置動作SllO及重置動作S150中使用的電壓Vop相同。
[0266]相對于此，如圖15B所示，對多個第I配線層51b，自時間Ta至時間Td為止施加電壓 Vin0
[0267]如圖15C所示，對第2配線層52a，自時間Ta至時間Tb為止，施加電壓Vin。此后，在時間Tb至時間Tc的期間，將施加至第2配線層52a的電壓變更為0V，且自時間Tc至時間Td為止將電壓變更為電壓Vin。
[0268]相對于此，如圖1?所示，對多個第2配線層52b，自時間Ta至時間Td為止施加電壓 Vin0
[0269]由此，對被選擇的電阻變化層61a施加電壓Vop，從而圖15E的箭頭所示的電流流動。對未被選擇的電阻變化層61b，施加電壓Vin或電壓0V。所以，可僅對被選擇的電阻變化層61a進行電阻變化動作。
[0270]另外，可通過不同的脈沖下降時間、或不同的施加電壓而變更設置動作SllO及重置動作S150是如前所述。
[0271]參照圖16A及圖16B，對固定化動作S170進行說明。固定化動作S170是如圖3D所示，在電阻變化層61形成第3結(jié)構(gòu)C3的動作。
[0272]如圖16A所示，固定化動作S170是在圖15A?圖15D所示的時間Tb至時間Tc為止的期間，對第I電極22與第2電極23之間施加電壓Vdi之后，以下降時間Tl使電壓施加下降。固定化動作S170中使用的電壓Vdi是高于修復動作S130中使用的電壓Vth。如圖16B所示，例如電壓Vdi是與設置動作S110、重置動作S150及修復動作S130的各者中使用的電壓相同，既可以階段性上升，也可以階段性下降。電壓Vdi的脈沖下降時間是與重置動作S150中使用的電壓的脈沖下降時間Tl相同。
[0273]參照圖16C，對固定化動作S170的動作方法進行說明。
[0274]如圖16C所示，在具有第I結(jié)構(gòu)Cl的電阻變化層61c，連接有第I配線層51c及第2配線層52c。對第I配線層51c施加電壓Vdi。施加至第I配線層51c的電壓與時間的關系是與將圖15A所示的圖表的電壓Vop變更為電壓Vdi的情形相同。
[0275]施加至第2配線層52c的電壓與時間的關系是與圖15C所示的圖表相同，例如電壓 Vin 為 l/2Vd1
[0276]對連接于固定化動作S170中未被選擇的電阻變化層61a、61b、61e的第I配線層51a、51d及第2配線層52a、52d施加的電壓與時間的關系是分別與圖15B及圖1?相同。
[0277]例如，也可以將所述電阻變化層61c、61e的電阻狀態(tài)(信息)經(jīng)由冗余部的配線層51f複製于電阻變化層61f (複製動作)。在該情形時，當複製于電阻變化層61f之后，對電阻變化層61c實施固定化動作S170，將複製于冗余部的電阻變化層61f的電阻狀態(tài)複製于電阻變化層61c、61e。另外，所複製的電阻變化層61f的數(shù)為任意者。而且，複製動作也可以在修復動作S130時實施。
[0278]另外，圖16A及圖16B所示的固定化動作S170也可以在所述實施方式中同時地進行。
[0279]參照圖17，說明對電阻變化層61所執(zhí)行的動作。圖17是除了圖6所示的流程圖以外，追加步驟Sll?步驟S13。所以，對于除了被追加的動作以外的動作，將說明省略。
[0280]在步驟Sll中，進行計數(shù)動作S210。在計數(shù)動作S210中，判定修復動作S130的合計實施次數(shù)Nv是否小于設定次數(shù)Y (第2設定次數(shù))。在假設實施次數(shù)Nv小于設定次數(shù)Y時(是)，再次試行修復動作S130，故動作進入步驟S12。在假設實施次數(shù)Nv為設定次數(shù)Y以上時(否)，電阻變化層30的結(jié)構(gòu)即便進行修復動作S130也不變化的可能性較高。所以，動作進入步驟S13。
[0281]在步驟S12中，進行修復動作S130的設定動作。在修復動作S130的設定動作中，將修復動作S130的實施次數(shù)Nv設定為Nv+1。
[0282]在步驟S13中，實施固定化動作S170(第5動作)。在固定化動作S170中，將電壓Vdi (第5電壓)施加至第I電極22與第2電極23之間。
[0283]在通過所述動作而將電阻變化層61修復合計設定次數(shù)Y以上時，形成第3結(jié)構(gòu)C3。另外，步驟S13也可以包含對所述電阻變化層61f進行複製的動作。
[0284]參照圖18，說明對電阻變化層61所執(zhí)行的其他動作。圖18是除了圖17所示的流程圖以外，追加步驟S14?步驟S18。所以，對于除了被追加的動作以外的動作，將說明省略。
[0285]另外，步驟S14?步驟S17是用以判定電阻變化層30具有第I結(jié)構(gòu)Cl的可能性是否較高而進行的動作，且步驟S18是用以定期地實施修復動作S130而進行的動作。
[0286]在步驟S14中，進行設置動作SllO(第6動作)。在設置動作SllO中，將電壓Vop (第6電壓)施加至第I電極22與第2電極23之間。
[0287]在步驟S15中，進行讀出動作S120與判定(第7動作)。在讀出動作S120中，將電壓Vse施加至第I電極22與第2電極23之間。繼而，判定自讀出動作S120輸出的電流值或電壓值是否小于特定的值β。另外，此處，將假設電流值或電壓值較大情形設為電阻值較大。
[0288]在假設自電阻變化層30輸出的值小于特定的值β時(是)，視作電阻變化層30不具有第I結(jié)構(gòu)Cl。所以，動作進入步驟S18。在假設自電阻變化層30輸出的值為特定的值β以上時(否)，存在電阻變化層30具有第I結(jié)構(gòu)Cl的可能性。所以，動作進入步驟S16。
[0289]S卩，在步驟15中，判定電阻變化層30是否具有第I結(jié)構(gòu)Cl。另外，特定的值β為任意者，且可設定固定的范圍進行判定。
[0290]在步驟S16中，進行設置動作SllO的計數(shù)動作。在設置動作SllO的計數(shù)動作中，判定設置動作SllO的實施次數(shù)Ns是否大于設定次數(shù)B。在假設實施次數(shù)Ns大于B時(是)，存在出現(xiàn)電阻變化層30的電阻不下降的異常情況的可能性。所以，動作進入步驟S7。
[0291]在假設實施次數(shù)Ns為B以下時(否)，存在電阻變化層30因再次的設置動作而正常地動作的可能性。所以，動作進入步驟S17。
[0292]在步驟S17中，進行設置動作SllO的設定動作。在設置動作SllO的設定動作中，將設置動作SllO的實施次數(shù)Ns設定為Ns+1。
[0293]在步驟S18中，進行計數(shù)動作S220。計數(shù)動作S220是判定設置動作SllO及重置動作S150的合計實施次數(shù)Nt是否小于設定次數(shù)X。在假設合計實施次數(shù)Nt小于設定次數(shù)X時(是)，動作結(jié)束。在假設合計實施次數(shù)Nt為設定次數(shù)Y以上時(否)，實施定期性的修復動作S130，故進入步驟S6。
[0294]另外，所述圖18中的步驟S15?S18也可以追加至圖6所示的流程圖中。該情形時的流程圖示在圖19，故將說明略。
[0295]對本實施方式的效果進行說明。
[0296]根據(jù)本實施方式，與所述實施方式同樣地，不僅進行不使電阻變化層61熔融的電阻變化動作S110、S150，而且進行修復動作S130。由此，可抑制因重復進行電阻變化動作而產(chǎn)生的電阻值的變動，從而可使電阻變化次數(shù)增加。
[0297]進而，根據(jù)本實施方式，進行不再進行低電力驅(qū)動的電阻變化層61c形成第3結(jié)構(gòu)C3的固定化動作S170。
[0298]具有第3結(jié)構(gòu)C3的電阻變化層30不取決于例如各狀態(tài)Fl、F2，且與不具有第3結(jié)構(gòu)C3的情形相比，電阻較高。具有第3結(jié)構(gòu)C3的電阻變化層30的電阻是即便施加電阻變化動作的電壓，也幾乎不變化。
[0299]例如，如圖16C所示，設置有具有第I結(jié)構(gòu)Cl的電阻變化層61c。此時，電阻變化層61c的電阻與電阻變化動作無關，且與低電阻狀態(tài)的電阻為同等程度。所以，電阻變化層61c成為漏電路徑(圖1C的波形線箭頭)，存儲單元部110的耗電增加。進而，因經(jīng)由電阻變化層61c的漏電流而阻礙其他電阻變化層61a、61d的電阻變化、讀出等。
[0300]相對于此，根據(jù)本實施方式，通過形成圖3D所示的第3結(jié)構(gòu)C3的固定化動作S170，電阻變化層61c具有與高電阻狀態(tài)為同等程度的電阻。所以，可抑制流入其他電阻變化層61a、61b、61d中的電流(漏電流)。
[0301]例如在對成為固定化動作S170的對象的電阻變化層61c施加電壓Vdi時，也對與電阻變化層61c相同的連接于第I配線層51c的電阻變化層61e施加高電壓，從而可能使電阻產(chǎn)生變化。
[0302]相對于此，根據(jù)本實施方式，可將電阻變化層61e的信息複製于冗余部的電阻變化層61f。由此，不使電阻變化層61e的電阻變化，便可進行電阻變化層61c的固定化動作S170。因此，可使存儲單元部110整體的電阻變化次數(shù)進一步增加。
[0303]根據(jù)本實施方式，與所述實施方式同樣地，電阻變化層61具有元素35的濃度不同的第I狀態(tài)Fl與第2狀態(tài)F2。由此，獲得與所述實施方式相同的效果，從而能夠以例如低電壓進行狀態(tài)的控制。
[0304]除此以外，根據(jù)所述實施方式的第3動作方法，重置動作S150是施加負電壓-VU設置動作SllO是施加正電壓Vt。
[0305]例如，在重置動作S150時，與設置動作SllO同樣地施加正電壓Vt時，存在引起除了被選擇的電阻變化層61a以外的電阻變化層61b(半選擇元件)的誤動作的可能性。
[0306]所以，在重置動作S150時，可通過施加與設置動作SllO不同的負電壓-Vt，而防止半選擇元件的誤作動。
[0307]已對本發(fā)明的若干的實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為示例而提示者，并非意圖限定發(fā)明的范圍。這些新穎的實施方式能夠以其他各種形態(tài)實施，且在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可進行各種省略、置換、變更。這些實施方式或其變化包含在發(fā)明的范圍或要旨中，并且包含在權(quán)利要求范圍中記載的發(fā)明及其均等的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種存儲裝置，其特征在于包含: 控制部； 第I電極及第2電極，連接于所述控制部；及 電阻變化層，設置在所述第I電極與所述第2電極之間，且具有包含晶界的硫?qū)倩衔铮? 所述電阻變化層具有: 第I結(jié)構(gòu)；及 第2結(jié)構(gòu)，具有與所述第I結(jié)構(gòu)不同的所述晶界的結(jié)構(gòu)； 所述控制部具有: 第I動作，對所述第I電極與所述第2電極之間施加第I電壓； 第2動作，對所述第I電極與所述第2電極之間施加低于所述第I電壓的第2電壓，判定所述電阻變化層是否具有所述第I結(jié)構(gòu)；及 第3動作，對夾隔所述第2動作中判定為具有所述第I結(jié)構(gòu)的所述電阻變化層的所述第I電極與所述第2電極之間，施加高于所述第I電壓及所述第2電壓的第3電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于所述控制部具有對于夾隔已進行所述第3動作的所述電阻變化層的所述第I電極與所述第2電極之間，施加低于所述第I電壓的第4電壓，判定所述電阻變化層是否具有所述第I結(jié)構(gòu)的第4動作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于所述第I電壓低于改變所述電阻變化層的所述晶界的結(jié)構(gòu)的電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于所述第3電壓高于改變所述電阻變化層的所述晶界的結(jié)構(gòu)的電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界的密度高于所述第2結(jié)構(gòu)的所述晶界的密度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界的自所述第I配線朝向所述第2配線的方向上所延伸的長度長于所述第2結(jié)構(gòu)的所述晶界的所述方向上所延伸的長度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于設置在所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界上的元素的密度高于設置在所述第2結(jié)構(gòu)的所述晶界上的所述元素的密度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于所述控制部具有對于夾隔所述第3動作中判定為具有所述第I結(jié)構(gòu)的所述電阻變化層的所述第I電極與所述第2電極之間，施加高于所述第3電壓的第5電壓的第5動作。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的存儲裝置，其特征在于已進行所述第5動作的所述電阻變化層具有第3結(jié)構(gòu)，且 具有所述第3結(jié)構(gòu)的所述電阻變化層的電阻高于具有所述第I結(jié)構(gòu)的所述電阻變化層的電阻。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于所述控制部具有對所述第I電極與所述第2電極之間施加高于所述第2電壓且低于所述第3電壓的第6電壓的第6動作。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲裝置，其特征在于所述第I電壓的下降時間短于所述第6電壓的下降時間。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲裝置，其特征在于所述第I電壓低于所述第6電壓。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲裝置，其特征在于所述第I電壓具有負電壓，且 所述第6電壓具有正電壓。14.一種存儲裝置，其特征在于具有: 控制部； 多個第I配線，連接于所述控制部，且沿第I方向延伸； 多個第2配線，連接于所述控制部，且沿相對所述第I方向交叉的第2方向延伸；及多個電阻變化層，設置在各個所述多個第I配線與各個所述多個第2配線之間，且具有硫?qū)倩衔铮? 所述多個電阻變化層具有: 第I結(jié)構(gòu)，具有晶界；及 第2結(jié)構(gòu)，具有與所述第I結(jié)構(gòu)不同的所述晶界的結(jié)構(gòu)； 所述控制部具有: 第I動作，對所述多個第I配線與所述多個第2配線之間施加第I電壓； 第2動作，對所述多個第I配線與所述多個第2配線之間施加低于所述第I電壓的第2電壓，判定所述多個電阻變化層是否具有所述第I結(jié)構(gòu)；及 第3動作，對夾隔所述第2動作中判定為具有所述第I結(jié)構(gòu)的所述多個電阻變化層的所述多個第I配線與所述多個第2配線之間，施加高于所述第I電壓及所述第2電壓的第3電壓。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲裝置，其特征在于所述多個電阻變化層具有所述第2動作中判定為具有所述第I結(jié)構(gòu)的電阻變化部，且 所述控制部具有對于夾隔所述電阻變化部的所述多個第I配線與所述多個第2配線之間，施加高于所述第3電壓的第5電壓的第5動作。16.一種存儲裝置，其特征在于具有: 第I電極； 電阻變化層，設置在所述第I電極上，且具有含有晶界的硫?qū)倩衔?；? 第2電極，設置在所述電阻變化層上； 所述電阻變化層具有: 第I結(jié)構(gòu)；及 第2結(jié)構(gòu)，具有相較所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界的密度更低的所述晶界的密度。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲裝置，其特征在于所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界是于所述第I電極與所述第2電極之間連續(xù)地設置，且 所述第2結(jié)構(gòu)的所述晶界是于所述第I電極與所述第2電極之間斷續(xù)地設置。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲裝置，其特征在于所述第2結(jié)構(gòu)的所述晶界的自所述第I電極朝向所述第2電極的第I方向上所延伸的長度短于所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界的所述第I方向上所延伸的長度。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲裝置，其特征在于所述電阻變化層具有包含于所述電阻變化層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)內(nèi)的元素，且 設置在所述第2結(jié)構(gòu)的所述晶界上的多個元素的密度低于設置在所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界上的多個元素的密度。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲裝置，其特征在于所述電阻變化層具有高于所述第I結(jié)構(gòu)的電阻的第3結(jié)構(gòu)，且 所述第3結(jié)構(gòu)的所述晶界的密度低于所述第I結(jié)構(gòu)的所述晶界的密度。
【文檔編號】H01L27/24GK105977377SQ201510556122
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年9月2日
【發(fā)明人】山本和彥, 鈴木都文
【申請人】株式會社東芝